Source: saudigazette.com.sa
Kako globalna održivost i megatrendovi čiste energije utiču na način na koji pristupamo energetskim strategijama ka zelenijoj budućnosti planete, obnovljive tehnologije poput vjetra i sunca vodeća su područja istraživanja. U prostoru solarne tehnologije, nova oblast perovskitnih solarnih ćelija (PSC) je stekla popularnost u poslednjih deceniju i po.
Međutim, u polju kojim dominiraju silicijumske solarne ćelije, relativno nova tehnologija perovskitnih solarnih ćelija mora, osim što nudi visoku efikasnost konverzije energije (PCE), ispuniti i dva druga ključna zahteva da bi se uspešno komercijalizovala: stabilnost i skalabilnost.
In a recently published Science paper titled 'Damp heat–stable perovskite solar cells with tailored-dimensionality 2D/3D heterojunctions,' KAUST researchers have reported a significant milestone through the first-ever successful photovoltaic (PV) damp-heat test of PSCs.
Test na vlažnu{0}}toplinu je ubrzani i rigorozan test starenja u okolini čiji je cilj utvrđivanje sposobnosti solarnih panela da izdrže produženo izlaganje visokoj vlažnosti i povišenim temperaturama.
Test se izvodi 1,000 sat u kontrolisanom okruženju od 85 posto vlažnosti i 85 stepeni Celzijusa. Namijenjen je repliciranju višegodišnjeg izlaganja na otvorenom i procjeni faktora kao što su korozija i raslojavanje.
Oštrost testa je u skladu sa zahtjevima za komercijalizaciju fotonaponske (PV) tehnologije koja treba da pokrije 25 do 30 godina garancije za konvencionalne kristalne-silicijumske module. Da bi prošla test, solarna ćelija mora održati 95 posto svojih početnih performansi.
Led by first author Randi Azmi, a postdoctoral fellow in Stefaan De Wolf's KAUST Photovoltaics Laboratory, their research had to overcome an enduring weakness in encapsulated PSCs to prevent packaging leakage.
Ova ranjivost 3D perovskitnih filmova je ono što omogućava neželjenu infiltraciju atmosferskih agenasa i nudi ograničenu otpornost na toplotu. Rješenje koje su pronašli istraživači KAUST-a je inženjering i uvođenje slojeva pasiviranja 2D-perovskita kako bi se istovremeno poboljšala efikasnost konverzije energije i PSC-a za vijek trajanja.
Stability is essential because perovskites are sensitive. Employed through a thin-film coating process, they're basically a salt — so perovskite solar cells are highly affected by the presence of humidity.
The specificity of perovskites is that it's a thin-film technology. As is the case with conventional solar cells, two contacts made of specific types of materials are still required. One will collect electrons and the other's function is to collect positively charged 'holes' — which represent the absence of electrons.
Ali, za razliku od silicijumskih pločica, perovskiti se mogu obložiti direktno na staklenu podlogu, koristeći rastvor prekursora. Rastvor se pravi otapalom koji se kristalizuje u čvrsto stanje.
Jedna od značajnih prednosti je to što se prethodni materijali mogu praviti bez potrebe za skupim postrojenjima i energetski{0}}intenzivnim okruženjima od preko 1,000 stepena, što je tipično za tradicionalnije poluprovodnike kao što je silicijum.
"It's a very simple way to make solar cells. Also, while the optoelectronic properties are not unique, they are excellent. They're on-par with very high-quality traditional semiconductors. That's quite remarkable," explained Professor De Wolf .
By altering the composition, it's also possible to tune the spectral sensitivity across the solar light spectrum from UV up to infrared. This is quite attractive for specific applications.
Preostali izazov, nakon performansi i stabilnosti, je skaliranje. Većina aplikacija solarnih ćelija fokusirana je na sektore komunalnih{0}}razmjera i krovne ploče. Iako ovo drugo nije istaknuto u Saudijskoj Arabiji, veliki projekti koji se vode u Kraljevini uključuju velika fotonaponska polja u pustinji.
"The market is silicon-based, and it will be silicon-based for the next 20 years at least," said De Wolf.
So the KAUST Photovoltaics Lab is mainly focused on improving the performance of perovskite solar cells to advance more efficient "tandem" solutions pairing both traditional silicon and perovskites, where the current findings will aid much in increasing the reliability of such perovskite/silicon tandem solar cells.
